TW202212099A - 抗菌奈米銅纖維射出製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其步驟包含：一原料混合作業，係將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末混合至一纖維原料中，形成一混合原料，及一射出成型作業，其包含塑化、充填、保壓、冷卻、頂出，最後射出製品，製成一抗菌奈米銅纖維射出製品，又也可以在原料混合作業中，將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末混合至一纖維原料中，形成一混合原料之後，增加一混練造粒作業，經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒，再進行射出成型作業，以獲得抗菌奈米銅纖維射出製品。

Description

抗菌奈米銅纖維射出製作方法
本發明為一種抗菌纖維射出成型的製造方法，特別是有關於一種將奈米級銅粉末加入於高分子聚合物作為原料後再進行射出成型為抗菌奈米銅纖維製品的製造方法。
何謂奈米材料(Nanomaterials)？是指材料的大小介於1~100奈米(1奈米為10-9公尺)之間的微小物質。廣義上的奈米材料是指三維空間中至少有一維處於奈米尺度範圍或者由該尺度範圍的物質為基本結構單元所構成之材料的總稱。
人造纖維射出產品可應用於與人類或寵物身體接觸的物品，如口罩、手套、3C機殼等製品，惟這些接觸人類或寵物的人造纖維射出製品也是最容易因沾染細菌、孳生病菌而危害使用者健康的，因此對此類產品有抗菌效果的需求。
一般所謂「抗菌」主要是指，控制微生物的寄生和增加，抑制危害人體之細菌繁殖及事先防止菌類產生，而對於纖維、紡織品而言，它容易吸附汗水及人體體液或皮膚的排泄物，而這些排泄物則是細菌最好的滋生場所，細菌大都以這些汗水排泄物做為養料生長繁殖，同時也分解 出許多難聞的味道與氣體。
根據世界衛生組織於瑞士所舉辦的第一屆國際預防及感染控制會議上發表的一項新研究，在醫院內使用抗菌銅表面可幫助減少院內感染(HAI)的機率達40%，並能有效殺死97%的細菌、許多病毒及真菌病原。
銅是人體內本身就含有的生命元素，所以銅離子的化合物都可溶解，進入人體的銅，也進行正常的新陳代謝排出體外，對人體皮膚無刺激性及過敏現象，對人體健康安全無虞。
2009年，英國南安普頓大學比爾基維爾教授發表研究報告，指出銅可抑制甲型H1N1(A H1N1)流感病毒，6小時後銅表面幾乎找不到存活的流感病毒；對照不鏽鋼表面，24小時後仍有50萬病毒粒子存活。同年，美國國家環境保護局(EPA)規範下的一項測試顯示，在室溫下，銅合金可在兩個小時內殺滅其表面上99.9%的超級病菌MRSA。
抗菌奈米銅纖維射出製品，具有阻斷疾病傳播、消除異味、修復皮膚等效果，是新型的抗菌產品。早在2008年，美國環境保護機構(NRDC)就登記核准了五種銅合金用於抗菌材料，這些銅合金可以在2小時內殺滅物體表面99%的細菌。
本發明的目的在於提供一種抗菌奈米銅纖維射出製作方法，藉由奈米尺寸的銅粒子均勻混合於高分子纖維原料再進行射出而成為一抗菌奈米銅纖維射出製品。
為達成上述目的，本發明提供一種抗菌奈米銅纖維射出製作方法，包含：原料混合銅離子作業以及射出成型作業，原料混合銅離子作 業：將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末混合至一纖維原料中，形成一混合原料；射出成型作業，其包含：塑化：藉由一射出機之一料斗裝填該些混合原料，並將其由該料斗進入一料筒內，並以該料筒內之一螺桿對其擠壓摩擦生熱而使該些混合原料形成熔融狀態，並應用一加熱器維持其熔融的溫度；
充填：將已熔化的該些混合原料續由該螺桿的推動而經由該料筒出料口注入一合模狀態的模穴中；
保壓：於模穴中充填完熔化的該些混合原料後，繼續施以高壓與加注該些混合原料，真到澆口固化；
冷卻：使模穴內的該些混合原料在模穴內進行冷卻；
頂出：開模並將冷卻成形的該些混合原料頂出模穴；及
射出製品：去除澆道系統及廢料而制成一抗菌奈米銅纖維射出製品。
在一些實施態樣中，該奈米銅粉末係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維原料。
在一些實施態樣中，該奈米銅粉末係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維原料，進一步地，其較佳重量百分比範圍為20%至24%。
在一些實施態樣中，該纖維原料包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
在一些實施態樣中，該原料混合作業步驟可進一步同時添加調色之色料。
本發明的特點在於：本發明的採用不超過48nm粒徑大小的銅粉末與纖維原料混合，再進行射出成型，其可提升後續製成射出製品的銅元素的附著力，以提高射出成型製品的抗菌持續力。本發明係以奈米級銅 粉末混合於纖維，使其纖維材料本身即均勻附帶抗菌奈米銅材料，有別於傳統在纖維表面浸泡抗菌劑的製程，具有長效型抑制細菌繁殖與成長功能。在一實施例中，本發明可直接於奈米銅粉末與纖維原料混合後，即進行射出製程，不需製備成銅母粒，其原料的流動性透過螺桿帶動，可達到混煉效果，其成品通常可不需額外加工，可達到精簡工序的功效。
1:奈米銅粉末
2:纖維原料
3:射出機
31:料斗
32:料筒
321:出料口
33:螺桿
4:加熱器
5:模具
51:模穴
6:澆口
7:色料
P:抗菌奈米銅纖維射出製品
步驟S11~步驟126:本發明一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法
步驟S21~步驟236:本發明另一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法
圖1為本發明一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法流程圖；
圖2為本發明另一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法流程圖；
圖3至圖6為本發明之圖1實施例之射出製品製造程方法之設備流程示意圖。
茲配合圖式將本創作實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本創作有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。
另外，在圖式中未必按比例繪製，舉例來說，圖中的一些元件之尺寸可能增大或減小，以幫助改進對各種實施方式的理解。同樣地，為了討論某些實施方式，一些組件及/或操作可能被分為不同的區塊或組合為單一區塊。此外，儘管已於圖式中例示性地繪示特定實施例，並且在下文中詳細描述，本領域技術人員可看出修改、等同物以及替代物會落入所附申請專利範圍內。
〔實施一〕
請先參照圖1及圖3至圖6所示之本發明一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法的流程圖及設備流程示意圖。本實施例的步驟包含：原料混合作業(步驟S11)以及射出成型(Injection Molding)作業(步驟S12)。
該原料混合作業(步驟S11)係將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末1混合至一纖維原料2中，形成一混合原料；
射出成型作業(步驟S12)包含：塑化(步驟S121)、充填(步驟S122)、保壓(步驟S123)、冷卻(步驟S124)、頂出(步驟S125)及射出製品(步驟S126)等步驟。
該塑化步驟(步驟S121)係藉由一射出機3之一料斗31裝填該些混合原料，並將其由該料斗31進入一料筒32內，並以該料筒32內之一螺桿33對其擠壓摩擦生熱而使該些混合原料形成熔融狀態，並應用一加熱器4維持其熔融的溫度，如圖3所示；
充填步驟(步驟S122)係將已熔化的該些混合原料續由該螺桿33的推動而經由該料筒32出料口注入一合模狀態的模具的模穴中，如圖4~圖5所示；
保壓步驟(步驟S123)係指於該模穴中充填完熔化的該些混合原料後，繼續施以高壓與加注該些混合原料，真到澆口6固化；
冷卻步驟(步驟S124)係使模穴51內的該些混合原料在該模穴51內進行冷卻；
頂出步驟(步驟S125)係將該模腰具5開模並將冷卻成形的該些混合原料頂出該模穴51，如圖6所示；
射出製品步驟(步驟S126)係去除澆道系統及廢料而製成一抗菌奈米銅纖維射出製品P。
〔實施二〕
請再參照圖2所示之本發明一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法的流程圖。本實施例的步驟包含：原料混合作業(步驟S21)、混練造粒作業：經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒(步驟S22)；以及射出成型作業(Injection Molding)作業(步驟S23)，其包含：
塑化步驟(步驟S231)：藉由一射出機之一料斗裝填該些抗菌奈米銅母粒與多個熱可塑性聚氨酯膠粒，以形成一混合材料，將其由該料斗進入一料筒內，並以該料筒內之一螺桿對其擠壓摩擦生熱而使該些混合材料形成熔融狀態，並應用一加熱器維持其熔融的溫度；
充填步驟(步驟S232)：將已熔化的該些混合材料續由該螺桿的推動而經由該料筒出料口注入一合模狀態的模具的模穴中；
保壓步驟(步驟S233)：於該模穴中充填完熔化的該些混合材料後，繼續施以高壓與加注該些混合材料，真到澆口固化；
冷卻步驟(步驟S234)：使模穴內的該些混合材料在該模穴內進行冷卻；
頂出步驟(步驟S235)：開模並將冷卻成形的該些混合材料頂出該模穴；及
射出製品步驟(步驟S236)：去除澆道系統及廢料而製成一抗菌奈米銅纖維射出製品。
在一些實施例中，該奈米銅粉末1係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維原料2。
在一些實施例中，較佳地，加入至該纖維原料2中的該奈米銅粉末1的重量百分比範圍為20%至24%。
在一些實施例中，該纖維原料2包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
在一些實施例中，該原料混合作業步驟可進一步同時添加調色之色料。
步驟S11~步驟126:本發明一實施例之抗菌奈米銅纖維射出製作方法

Claims (6)

  1. 一種抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其步驟包含：
    原料混合作業：將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末混合至一纖維原料中，形成一混合原料；以及
    射出成型作業，其包含：
    塑化：藉由一射出機之一料斗裝填該些混合原料，並將其由該料斗進入一料筒內，並以該料筒內之一螺桿對其擠壓摩擦生熱而使該些混合原料形成熔融狀態，並應用一加熱器維持其熔融的溫度；
    充填：將已熔化的該些混合原料續由該螺桿的推動而經由該料筒出料口注入一合模狀態的模具的模穴中；
    保壓：於該模穴中充填完熔化的該些混合原料後，繼續施以高壓與加注該些混合原料，真到澆口固化；
    冷卻：使模穴內的該些混合原料在該模穴內進行冷卻；
    頂出：開模並將冷卻成形的該些混合原料頂出該模穴；及
    射出製品：去除澆道系統及廢料而製成一抗菌奈米銅纖維射出製品。
  2. 一種抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其步驟包含：
    原料混合作業：將粒徑大小不超過48nm之乾燥的奈米銅粉末混合至一纖維原料中，形成一混合原料；
    混練造粒作業：經一混練機對該混合原料進行加熱、攪混、壓出切粒，進而熔融形成多個抗菌奈米銅母粒；以及
    射出成型作業，其包含：
    塑化：藉由一射出機之一料斗裝填該些抗菌奈米銅母粒與多個熱可塑性聚氨酯膠粒，以形成一混合材料，將其由該料斗進入一料筒內，並以該料筒內之一螺桿對其擠壓摩擦生熱而使該些混合材料形成熔融狀態，並應用一加熱器維持其熔融的溫度；
    充填：將已熔化的該些混合材料續由該螺桿的推動而經由該料筒出料口注入一合模狀態的模具的模穴中；
    保壓：於該模穴中充填完熔化的該些混合材料後，繼續施以高壓與加注該些混合材料，直到澆口固化；
    冷卻：使模穴內的該些混合材料在該模穴內進行冷卻；
    頂出：開模並將冷卻成形的該些混合材料頂出該模穴；及
    射出製品：去除澆道系統及廢料而製成一抗菌奈米銅纖維射出製品。
  3. 如請求項1所述之抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其中該奈米銅粉末係以重量百分比範圍為0.1%至30%混合至該纖維原料。
  4. 如請求項1所述之抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其中加入至該纖維原料中的該奈米銅粉末的重量百分比範圍為20%至24%。
  5. 如請求項1所述之抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其中該纖維原料包括熱塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、聚醯胺(PA)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物(EVA)或尼龍(Nylon)。
  6. 如請求項1所述之抗菌奈米銅纖維射出製作方法，其中該原料混合作業步驟可進一步同時添加調色之色料。
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